DE102021212411A1 - Adjustable aperture for an optical beam path - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine verstellbare Blende (8) für einen optischen Strahlengang mit einer Mehrzahl von Blendenelementen (1), die jeweils in einer sich lateral zu einer Durchgangsachse (7) erstreckenden Blendenebene (5) beweglich sind und Abschnitte eines Randes der Blendenelemente (1) in Abhängigkeit ihrer jeweils aktuellen Stellposition jeweils abschnittsweise eine Öffnung (9) um die Durchgangsachse (7) begrenzen. Außerdem sind Antriebe (11) zur Einstellung einer jeweiligen Stellposition der Blendenelemente (1) vorhanden.Erfindungsgemäß gekennzeichnet ist die verstellbare Blende (8) dadurch, dass jedes Blendenelement (1) als eine Kurvenscheibe oder Sektor einer Kurvenscheibe ausgebildet ist, die um jeweils eine im Wesentlichen parallel zur Durchgangsachse (7) gerichtete Drehachse (2) drehbar ist; jedes Blendenelement (1) eine Anzahl unterschiedlich geformte Randsegmente (4) aufweist, sodass zum Zwecke der Einstellung einer ausgewählten Größe und/oder Form der Öffnung eine aktuelle Stellposition des betreffenden Blendenelements (1) ausgewählt und angefahren ist, sodass durch ein gewünschtes Randsegment (4) einen Abschnitt der Begrenzung der Öffnung (9) gebildet ist; und ein radialer Abstand (3) der Randsegmente (4) eines Blendenelements (1) zur jeweiligen Drehachse (2) zumindest über einen Winkelbereich des Blendenelements (1) zunimmt.Die Erfindung betrifft ferner eine optische Anordnung (15) und eine Betriebsverfahren.The invention relates to an adjustable diaphragm (8) for an optical beam path, having a plurality of diaphragm elements (1), each of which can be moved in a diaphragm plane (5) extending laterally to a passage axis (7), and sections of an edge of the diaphragm elements (1) depending on their respective current setting position, in each case delimit in sections an opening (9) around the passage axis (7). In addition, there are drives (11) for setting a respective setting position of the screen elements (1). According to the invention, the adjustable screen (8) is characterized in that each screen element (1) is designed as a cam disk or sector of a cam disk, which is rotated by an im The axis of rotation (2) directed essentially parallel to the passage axis (7) can be rotated; each screen element (1) has a number of differently shaped edge segments (4), so that a current setting position of the relevant screen element (1) is selected and approached for the purpose of setting a selected size and/or shape of the opening, so that a desired edge segment (4 ) a portion of the boundary of the opening (9) is formed; and a radial distance (3) of the edge segments (4) of a screen element (1) to the respective axis of rotation (2) increases at least over an angular range of the screen element (1).The invention also relates to an optical arrangement (15) and an operating method.
Description
Die Erfindung betrifft eine verstellbare Blende gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs sowie eine optische Anordnung mit einer verstellbaren Blende und ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Blende.The invention relates to an adjustable diaphragm according to the preamble of the main claim and an optical arrangement with an adjustable diaphragm and a method for operating such a diaphragm.
In optischen Strahlengängen, sowohl in Beleuchtungsstrahlengängen als auch in Detektionsstrahlengängen optischer Geräte werden oftmals Blenden verwendet, deren Öffnungsweite und gegebenenfalls deren Form der (Blenden-)Öffnung verstellt und an unterschiedliche Anwendungen angepasst werden können.Apertures are often used in optical beam paths, both in illumination beam paths and in detection beam paths of optical devices, the opening width of which and possibly the shape of the (aperture) opening can be adjusted and adapted to different applications.
Insbesondere bei der Durchführung von Mikroskopierverfahren, bei denen eine zu beobachtende Probe durch eine zu intensive Beleuchtungsstrahlung geschädigt (Phototoxizität) und/oder nachteilige Abbildungswirkungen bedingt sind, ist eine Anpassung der aktuellen Beleuchtungsstrahlung von großer Bedeutung. Dabei kann der Beleuchtungsstrahlengang mittels einer verstellbaren Blende beschnitten werden.In particular when carrying out microscopy methods in which a sample to be observed is damaged by excessively intense illumination radiation (phototoxicity) and/or disadvantageous imaging effects are caused, an adaptation of the current illumination radiation is of great importance. In this case, the illumination beam path can be trimmed by means of an adjustable diaphragm.
Derartige Blenden erfüllen unterschiedliche Aufgaben. Zum einen wird durch die Größe einer Öffnung der Blende (Blendenöffnung) der Anteil der Beleuchtungsstrahlung bestimmt, der bis zur Probe gelangt. Außerdem kann die Beleuchtungsstrahlung so eingestellt werden, ., dass nur in einem aktuell beobachteten Bereich der Probe Beleuchtungsstrahlung auftrifft. Weiterhin kann mittels der Form der Öffnung sowohl die Form eines beleuchteten Bereichs der Probe beeinflusst werden als auch der beleuchtete Bereich an eine Form eines im Detektionsstrahlengang vorhandenen Detektors zur Erfassung von Detektionsstrahlung angepasst werden. Beispielsweise weisen übliche Kamerachips vorrangig rechteckige Abmessungen auf. Daher ist der Einsatz von Rechteckblenden insbesondere in einer Leuchtfeldblendenebene (Zwischenbild) sinnvoll.Such screens fulfill different tasks. On the one hand, the proportion of the illumination radiation that reaches the sample is determined by the size of an aperture of the aperture (aperture). In addition, the illumination radiation can be adjusted in such a way that illumination radiation only strikes a currently observed region of the sample. Furthermore, by means of the shape of the opening, both the shape of an illuminated area of the sample can be influenced and the illuminated area can also be adapted to a shape of a detector present in the detection beam path for detecting detection radiation. For example, conventional camera chips primarily have rectangular dimensions. The use of rectangular diaphragms is therefore particularly useful in a luminous field diaphragm level (intermediate image).
Verstellbare Blenden bieten zudem die Möglichkeit, durch eine aktuelle Positionierung der Öffnung eine resultierende Position eines beleuchteten Bereichs der Probe zu beeinflussen. Andererseits kann zum Beispiel aufgrund mechanischen Spiels der beteiligten Bauteile eben ein ungewollter Versatz der Öffnung relativ zur optischen Achse beispielsweise des Beleuchtungsstrahlengangs auftreten.Adjustable apertures also offer the possibility of influencing a resulting position of an illuminated area of the sample through a current positioning of the opening. On the other hand, due to mechanical play of the components involved, for example, an unwanted offset of the opening relative to the optical axis, for example of the illumination beam path, can occur.
Aus dem Stand der Technik sind eine Reihe verstellbarer Blenden bekannt. So offenbart die DD 57 720 eine verstellbare Rechteckblende mit zwei um 90° zueinander versetzten Blendenschieberpaaren. Häufig werden auch Lamellen verwendet, die symmetrisch um eine optische Achse angeordnet sind und die je nach Bedarf gleichzeitig in den Strahlengang hinein- oder aus diesem heraus bewegt werden (siehe zum Beispiel DT
Nachteilig an den Lösungen gemäß dem Stand der Technik ist, dass eine Zentrierung der Öffnung der verstellbaren Blende zur optischen Achse nur mit einer zusätzlichen Justiereinrichtung möglich ist. Außerdem sind Größe und Position der Öffnung nur innerhalb enger Grenzen frei wählbar. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn mindestens zwei Blendenelemente miteinander mechanisch zwangsgekoppelt sind. Zudem können durch das Spiel in den Koppelstellen größere Positionierungenauigkeiten auftreten (z. B. durch Umkehrspiel).A disadvantage of the solutions according to the prior art is that the opening of the adjustable diaphragm can only be centered with respect to the optical axis with an additional adjustment device. In addition, the size and position of the opening can only be freely selected within narrow limits. This applies in particular when at least two screen elements are mechanically positively coupled to one another. In addition, greater positioning inaccuracies can occur due to the play in the coupling points (e.g. due to backlash).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde eine verstellbare Blende vorzuschlagen, die insbesondere gegenüber dem Stand der Technik erweiterte Einstellmöglichkeiten der Größe und/oder der Form einer Blendenöffnung erlaubt. Außerdem soll die Zentrierung der Blendenöffnung beziehungsweise die Beibehaltung einer erfolgten Zentrierung vereinfacht werden. Es soll zudem ein Verfahren zum Betrieb einer verstellbaren Blende vorgeschlagen werden.The invention is based on the object of proposing an adjustable diaphragm which, in particular compared to the prior art, permits expanded adjustment possibilities for the size and/or the shape of a diaphragm opening. In addition, the centering of the diaphragm opening or the maintenance of a centering that has taken place should be simplified. In addition, a method for operating an adjustable aperture is to be proposed.
Die Aufgabe wird mit einer verstellbare Blende für einen optischen, insbesondere lichtoptischen, Strahlengang gelöst. Die verstellbare Blende umfasst eine Mehrzahl von Blendenelementen, die jeweils in einer sich lateral, im Wesentlichen orthogonal, zu einer Durchgangsachse erstreckenden Blendenebene beweglich sind. Die Durchgangsachse fällt üblicherweise mit einer optischen Achse des Strahlengangs zusammen. Abschnitte der Blendenelemente, insbesondere jeweils ein Segment eines Randes (Außenkontur und/oder Innenkontur; siehe unten) des betreffenden Blendenelements, begrenzen in Abhängigkeit ihrer jeweils aktuellen Stellposition jeweils abschnittsweise eine Öffnung (Blendenöffnung) um die Durchgangsachse. Außerdem sind Antriebe zur Einstellung einer jeweiligen Stellposition der Blendenelemente vorhanden.The task is solved with an adjustable diaphragm for an optical, in particular light-optical, beam path. The adjustable screen comprises a plurality of screen elements, each of which can be moved in a screen plane which extends laterally, essentially orthogonally, to a passage axis. The passage axis usually coincides with an optical axis of the beam path. Sections of the panel elements, in particular a segment of an edge (outer contour and/or inner contour; see below) of the relevant panel element, delimit in sections an opening (panel opening) around the passage axis depending on their respective current setting position. In addition, there are drives for setting a respective setting position of the panel elements.
Eine erfindungsgemäße verstellbare Blende ist dadurch gekennzeichnet, dass jedes Blendenelement als eine Kurvenscheibe oder als ein Sektor einer Kurvenscheibe ausgebildet ist, die um jeweils eine im Wesentlichen parallel zur Durchgangsachse gerichtete Drehachse rotierbar ist. Die Kurvenscheibe weist eine Anzahl unterschiedlich geformter Abschnitte ihres jeweiligen Randes auf, sodass zum Zwecke der Einstellung einer ausgewählten Größe, Form und/oder Position der Öffnung eine aktuelle Stellposition des betreffenden Blendenelements ausgewählt und angefahren ist, in der ein ausgewähltes Randsegment einen Abschnitt der Begrenzung der Öffnung bildet. Eine resultierende Größe, Form und/oder Position der Öffnung ist durch das Zusammenwirken aller Blendenelemente in ihrer jeweiligen aktuellen Stellpositionen bedingt. Die Blendenelemente sind so gestaltet, dass ein radialer Abstand der Randsegmente, insbesondere aufeinanderfolgender Randsegmente, eines Blendenelements zur Drehachse zumindest über einen Winkelbereich der Kurvenscheibe zunimmt.An adjustable screen according to the invention is characterized in that each screen element is designed as a cam disk or as a sector of a cam disk, which is rotatable about a respective axis of rotation directed essentially parallel to the passage axis. The cam disc has a number of differently shaped sections of its respective edge, so that for the purpose of setting a selected size, shape and/or position of the opening, a current setting position of the screen element in question is selected and approached, in which a selected edge segment covers a section of the boundary of the opening forms. A resulting size, shape and / or position of the opening is determined by the combination all panel elements in their respective current setting positions. The diaphragm elements are designed in such a way that a radial distance between the edge segments, in particular successive edge segments, of a diaphragm element and the axis of rotation increases at least over an angular range of the cam disk.
Der Winkelbereich beträgt mindestens 90°, vorteilhaft mindestens 180 oder mindestens 270 . Jedes Blendenelement kann also als eine geschlossene Kurvenscheibe oder in Form eines Segments oder Sektors ausgebildet sein, wobei der Winkelbereich des zunehmenden radialen Abstands der Randsegmente geringer als die gesamte Ausdehnung des Blendenelements sein kann.The angular range is at least 90°, advantageously at least 180° or at least 270°. Each screen element can therefore be designed as a closed cam disk or in the form of a segment or sector, in which case the angular range of the increasing radial distance between the edge segments can be smaller than the entire extent of the screen element.
Die Zunahme des radialen Abstands der Randsegmente über den Winkelbereich kann in einer möglichen Ausführungsform der Erfindung kontinuierlich erfolgen. In diesem Fall wird unter einem Randsegment ein Abschnitt des Blendenelements verstanden, das im Wesentlichen einen einheitlichen Kurvenradius aufweist. Dieser verändert sich über die Ausdehnung des Randsegments geringfügig, beispielsweise um nicht mehr als 5% des mittleren radialen Abstands des betreffenden Randsegments. Beginn und Ende eines Randsegments dieser Ausführungsform sind daher nicht von vornherein festgelegt, sondern sind jeweils durch seine aktuelle Beteiligung an der Begrenzung der Öffnung bestimmt.In one possible embodiment of the invention, the increase in the radial distance between the edge segments over the angular range can take place continuously. In this case, an edge segment is understood to mean a section of the panel element which essentially has a uniform radius of curvature. This changes slightly over the extent of the edge segment, for example by no more than 5% of the mean radial distance of the relevant edge segment. The beginning and end of an edge segment of this embodiment are therefore not fixed from the outset, but are each determined by its current participation in the delimitation of the opening.
In weiteren Ausführungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen verstellbaren Blende sind die Randsegmente jeweils als geradlinige Abschnitte (Linienabschnitte) ausgebildet. Dabei können entweder alle Linienabschnitte in aufeinander folgender Anordnung oder zumindest zwei benachbart liegende Linienabschnitte mit zunehmenden radialen Abständen zur Drehachse ausgebildet sein und zueinander Stufen bilden. Die Linienabschnitte können tangential zum Kurvenradius oder unter einem Winkel ungleich 90° verlaufen, wodurch der Rand des Blendenelements ein sägezahnartiges Aussehen erhält (nachfolgend zusammenfassend als gestufter oder stufenweiser Verlauf bezeichnet). Der radiale Abstand eines unter einem Winkel ungleich 90°C verlaufendem Linienabschnitts zur Drehachse wird beispielsweise in der Mitte des betreffenden Linienabschnitts bestimmt.In further possible embodiments of the adjustable screen according to the invention, the edge segments are each designed as rectilinear sections (line sections). In this case, either all line sections can be arranged in a sequential arrangement or at least two adjacent line sections can be formed with increasing radial distances from the axis of rotation and form steps with respect to one another. The line segments may be tangent to the curve radius or at an angle other than 90°, giving the edge of the screen member a sawtooth appearance (collectively referred to as a stepped or gradual gradient). The radial distance of a line section running at an angle not equal to 90° from the axis of rotation is determined, for example, in the middle of the relevant line section.
Es ist möglich, dass ein Blendenelement sowohl mindestens ein Segment mit einem kontinuierlichen Verlauf als auch mindestens ein Segment mit einem gestuften beziehungsweise sägezahnartigen Verlauf aufweist.It is possible for a screen element to have both at least one segment with a continuous course and at least one segment with a stepped or sawtooth-like course.
Um eine individuelle Ansteuerung aller Blendenelemente zu erlauben und somit eine größtmögliche Variationsbreite der einstellbaren Größen und/oder Formen der Öffnung er erlauben, ist jedes Blendenelement in weiteren Ausführungen der Erfindung unabhängig von den anderen Blendenelementen um jeweils die im Wesentlichen parallel zur Durchgangsachse gerichtete Drehachse rotierbar. Die Drehung kann dabei vorteilhaft gesteuert motorisch oder manuell erfolgen.In order to allow individual control of all screen elements and thus allow the greatest possible range of variation in the adjustable sizes and/or shapes of the opening, in further embodiments of the invention each screen element can be rotated independently of the other screen elements about the axis of rotation, which is essentially parallel to the passage axis. The rotation can advantageously be controlled by a motor or manually.
Als motorische Antriebe können beispielsweise Schrittmotoren mit Endlagenschalter (z. B. Hall-Sensor, Gabelkoppler, Reflexkoppler), DC-Motoren mit Encoder/Drehgeber sowie vorgeschaltete Getriebe verwendet sein.Stepper motors with limit switches (e.g. Hall sensors, fork couplers, reflex couplers), DC motors with encoders/rotary sensors and upstream gears can be used as motor drives, for example.
Es ist jedoch in einer weiteren Ausführung der Erfindung möglich, dass mindestens zwei der Blendenelemente miteinander gekoppelt sind, sodass deren Drehungen und Stellpositionen durch die jeweils gewählten Kopplungsverhältnisse bedingt sind. Bei einer solchen Ausführung ist die Anzahl der Einstellmöglichkeiten der Öffnung gegenüber einem separaten Antrieb jedes Blendenelements eingeschränkt.However, in a further embodiment of the invention it is possible for at least two of the screen elements to be coupled to one another, so that their rotations and adjustment positions are determined by the respectively selected coupling ratios. In such an embodiment, the number of setting options for the opening is limited compared to a separate drive for each diaphragm element.
Eine mechanische Kopplung oder eine steuertechnische Kopplung ist beispielsweise dann von Vorteil, wenn mindestens eines der Randsegmente wenigstens eines Blendenelements über die Mitte der Öffnung hinausragt und die Durchgangsachse schneidet. Mit einer solchen Ausführung kann die Öffnung der verstellbaren Blende vollständig geschlossen werden. Eine Kopplung der in einer gemeinsamen Blendenebene angeordneten Blendenelemente kann dabei vorteilhaft so erfolgen, dass eine ungewollte Kollision der Blendenelemente verhindert wird. Beispielsweise kann eine steuertechnische Kopplung verhindern, dass die Blendenelemente gleichzeitig solche Stellpositionen einnehmen können, an denen es zu Berührungen oder gar Kollisionen kommt. Eine mechanische Kopplung zur Vermeidung von Kollisionen kann beispielsweise durch Vorsprünge, Anschläge oder dergleichen realisiert sein, die unerwünschte Kombinationen von Stellpositionen vermeiden.A mechanical coupling or a control-related coupling is advantageous, for example, when at least one of the edge segments of at least one screen element protrudes beyond the center of the opening and intersects the passage axis. With such an embodiment, the opening of the adjustable aperture can be completely closed. A coupling of the screen elements arranged in a common screen plane can advantageously take place in such a way that an unwanted collision of the screen elements is prevented. For example, a control-technical coupling can prevent the screen elements from being able to assume positions at which contact or even collisions occur. A mechanical coupling to avoid collisions can be realized, for example, by projections, stops or the like, which avoid undesirable combinations of adjustment positions.
Neben der gesteuerten Einstellung von Größe und/oder Form der Öffnung kann mittels der erfindungsgemäßen verstellbaren Blende auch die Position der Öffnung beeinflusst werden. Unter der Position der Öffnung wird insbesondere die laterale Lage des Mittelpunkts, insbesondere der geometrische Mittelpunkt der Öffnung, relativ zur optischen Achse eines durch die Öffnung hindurch gerichteten Strahlengangs verstanden.In addition to the controlled setting of the size and/or shape of the opening, the position of the opening can also be influenced by means of the adjustable screen according to the invention. The position of the opening is understood to mean in particular the lateral position of the center point, in particular the geometric center point of the opening, relative to the optical axis of a beam path directed through the opening.
Eine Möglichkeit des Einstellens der Position der Öffnung besteht in der Auswahl von Stellpositionen der einzelnen Blendenelemente. Beispielsweise kann die Position um eine geringe Strecke verschoben werden, wenn die beiden einander gegenüberliegenden Blendenelemente asymmetrisch zueinander eingestellt werden. In diesem Fall ist die Öffnung nicht durch solche Randsegmente begrenzt, die zueinander korrespondieren, sondern durch solche mit unterschiedlichen radialen Abständen.One way of adjusting the position of the opening is to select adjustment positions for the individual screen elements. For example, the position can be shifted by a small distance when the two face each other Lying panel elements are set asymmetrically to each other. In this case, the opening is not delimited by those edge segments that correspond to one another, but by those with different radial distances.
Eine weitere Möglichkeit erlaubt eine gezielte Veränderung der Position um eine größere Strecke. Dabei kann mindestens eines der Blendenelemente zusätzlich zur Drehbewegung gesteuert in ihrer jeweiligen Blendenebene verschiebbar sein. Eine solche Verschiebung kann mittels eines weiteren motorischen Antriebs oder manuell bewirkt werden und erlaubt beispielsweise eine Justage der verstellbaren Blende. Die Verschiebung kann entlang einer Führung erfolgen. In weiteren Ausführungen der Erfindung kann eine Verschiebung innerhalb der Blendenebene, also zweidimensional erfolgen. Ebenso kann zusätzlich oder alternativ eine Verschiebung der Blendenelemente in Richtung der z-Achse möglich sein.A further possibility allows the position to be changed in a targeted manner over a greater distance. At least one of the screen elements can be displaced in its respective screen plane in a controlled manner in addition to the rotary movement. Such a shift can be effected by means of a further motorized drive or manually and allows, for example, an adjustment of the adjustable diaphragm. The displacement can take place along a guide. In further embodiments of the invention, a displacement can take place within the aperture plane, ie two-dimensionally. Additionally or alternatively, a displacement of the screen elements in the direction of the z-axis can also be possible.
Die als Begrenzung der Öffnung wirkenden Randsegmente können eine Außenkontur des jeweiligen Blendenelements sein. Auf diese Weise können mindestens zwei sich gegenüberliegende Blendenelemente in einer gemeinsamen Blendenebene angeordnet werden, ohne dass diese sich berühren oder überschneiden.The edge segments that act as a delimitation of the opening can be an outer contour of the respective screen element. In this way, at least two opposing screen elements can be arranged in a common screen plane without touching or overlapping.
In weiteren Ausführungen der erfindungsgemäßen verstellbaren Blende bilden die Randsegmente mindestens Abschnitte einer Innenkontur des Blendenelements. Die Blendenelemente sind dabei beispielsweise als Kurvenscheiben ausgebildet, die eine Ausnehmung aufweisen, durch dessen Rand ein Bereich das Randsegment gebildet ist. Die Außenkontur des Blendenelements ist für die Begrenzung der Öffnung in diesem Fall nicht relevant. Ist das Blendenelement wie oben beschrieben in der Blendeneben verschiebbar, kann in weiteren Ausführungsmöglichkeiten die Verschiebung in der Blendenebene so weit erfolgen, dass statt der Innenkontur dann alternativ ein abschnittweise die Außenkontur bildendes Randsegment die Öffnung auf einer Seite begrenzt. Sind in einer erfindungsgemäßen Blende mehrere Blendenelemente vorhanden, deren Innenkontur zur Begrenzung der Öffnung dient, so sind diese in verschiedenen Blendenebenen anzuordnen, um Kollisionen zu vermeiden.In further embodiments of the adjustable screen according to the invention, the edge segments form at least sections of an inner contour of the screen element. The screen elements are designed, for example, as cam disks that have a recess, through the edge of which a region of the edge segment is formed. In this case, the outer contour of the screen element is not relevant for the delimitation of the opening. If the screen element is displaceable in the plane of the screen as described above, in further design options the displacement in the plane of the screen can be carried out so far that instead of the inner contour then alternatively an edge segment forming the outer contour in sections delimits the opening on one side. If there are several screen elements in a screen according to the invention, the inner contour of which serves to delimit the opening, these are to be arranged in different screen planes in order to avoid collisions.
Aus Gründen des Verlaufs der Strahlwege einzelner Strahlen beispielsweise eines Strahlenbündels einer Beleuchtungsstrahlung können unerwünschte optische Wirkungen wie das Abblenden von Strahlen und Beugungseffekte auftreten, die im Wesentlichen durch den konstruktiv bedingten Versatz der Blendenelemente entlang der optischen Achse bedingt sind.For reasons of the course of the beam paths of individual rays, for example a bundle of rays of an illumination radiation, undesirable optical effects such as the stopping down of rays and diffraction effects can occur, which are essentially due to the design-related offset of the diaphragm elements along the optical axis.
Um derartige Wirkungen zu reduzieren, weisen in weiteren Ausführungen der Erfindung die Randsegmente der Blendenelemente jeweils eine Fase auf. Dabei enden die Fasen der Blendenelemente einer Blendenebene an derselben Position entlang der optischen Achse. Die Fasen sind dabei vorteilhaft so ausgeführt, dass diese in derselben Position einer sich in der jeweiligen Blendenebene erstreckenden Seitenfläche des Blendenelements in den Strahlengang ragen (siehe
Die Winkel der Fasen sind vorteilhaft so gewählt, dass reflektierte Strahlen nicht auf die Kamera beziehungsweise den Detektor oder ins Okular gelangen und somit störendes Streulicht erzeugen.In order to reduce such effects, in further embodiments of the invention the edge segments of the panel elements each have a bevel. The bevels of the diaphragm elements of a diaphragm plane end at the same position along the optical axis. The bevels are advantageously designed in such a way that they protrude into the beam path in the same position of a side face of the screen element that extends in the respective screen plane (see Fig
The angles of the bevels are advantageously selected in such a way that reflected rays do not reach the camera or the detector or the eyepiece and thus generate disruptive scattered light.
Bei entsprechender Abstimmung der Dimensionierung der Blendenelemente und deren Anordnung in z-Richtung können mit der erfindungsgemäßen verstellbaren Blende auch gegebenenfalls auftretende Farblängsfehler reduziert werden.If the dimensioning of the diaphragm elements and their arrangement in the z-direction are appropriately coordinated, any longitudinal color errors that may occur can also be reduced with the adjustable diaphragm according to the invention.
Wie bereits vorstehend im Zusammenhang mit einer optionalen Fase angesprochen, können in einer erfindungsgemäßen verstellbaren Blende in Richtung der optischen Achse in mindestens zwei zur optischen Achse orthogonalen Blendenebenen Blendenelemente angeordnet sein. Vorteilhaft sind diese in voneinander verschiedene Richtungen in den Strahlengang hinein beziehungsweise aus diesem heraus bewegbar.As already mentioned above in connection with an optional bevel, in an adjustable diaphragm according to the invention, diaphragm elements can be arranged in the direction of the optical axis in at least two diaphragm planes orthogonal to the optical axis. Advantageously, these can be moved into or out of the beam path in different directions.
Beispielsweise können die Blendenelemente der verschiedenen Blendenebenen in Richtung der optischen Achse mit ihren aneinander zugewandten Seitenflächen aneinander anliegen. Die derart durch die einander berührenden Bereiche der Seitenflächen bedingten Kontaktflächen können vorteilhaft mit einer Gleitbeschichtung (z. B. PTFE; Polytetrafluorethylen) versehen sein, die ein reibungsarmes Gleiten der Seitenflächen aufeinander ermöglichen und durch deren Wirkung Haftreibungseffekte verringert werden, wie diese zum Beispiel nachteilig zu Beginn einer Gleitbewegung auftreten können.For example, the diaphragm elements of the different diaphragm planes can bear against one another in the direction of the optical axis with their mutually facing side surfaces. The contact surfaces caused by the mutually touching areas of the side surfaces can advantageously be provided with a sliding coating (e.g. PTFE; polytetrafluoroethylene), which enables the side surfaces to slide against one another with low friction and which reduces static friction effects, which are disadvantageous, for example Beginning of a sliding movement can occur.
In weiteren Ausführungen kann zwischen den Blendenelementen unterschiedlicher Blendenebenen ein Abstand (Luftspalt) eingehalten werden. Mit zunehmendem Abstand wird es jedoch schwieriger, möglichst sämtliche an der optischen Wirkung der verstellbaren Blende beteiligte Blendenelemente beziehungsweise die entsprechende Randsegmente in einer gemeinsamen Ebene beziehungsweise innerhalb einer geringen Strecke in Richtung der Durchgangsachse zu positionieren. Die gemeinsame Ebene ist insbesondere eine Zwischenbildebene.In other versions, a distance (air gap) can be maintained between the screen elements of different screen planes. With increasing distance, however, it becomes more difficult to get as much of the optical effect as possible to position the diaphragm elements involved in the adjustable diaphragm or the corresponding edge segments in a common plane or within a small distance in the direction of the passage axis. The common plane is in particular an intermediate image plane.
Die erfindungsgemäße verstellbare Blende kann in einer optischen Anordnung, zum Beispiel in einem Beleuchtungsstrahlengang, vorhanden und verwendet sein. Ein Beleuchtungsstrahlengang kann zum Formen und Führen einer Strahlung dienen und umfasst zu diesem Zwecke beispielsweise optische Elemente zum Abbilden der Strahlung in eine Zwischenbildebene. Weiterhin ist eine erfindungsgemäße verstellbare Blende vorhanden, die insbesondere in einer Zwischenbildebene angeordnet ist. Außerdem ist wenigstens ein optisches Element (Objektiv) zum Abbilden des Bildes der verstellbaren Blende in einen Probenraum vorhanden. Das Bild der verstellbaren Blende kann auf beziehungsweis in ein zu beleuchtendes und/oder abzubildendes Objekt, beispielsweise eine biologische Probe oder eine Materialprobe, abgebildet werden. Sind zudem motorische Antriebe zur gesteuerten Bewegung der Blendenelemente vorhanden, ist eine Steuereinheit vorhanden, die zum Generieren von Stellbefehlen an die einzelnen Antriebe ausgebildet und konfiguriert ist. Ein wie oben beschriebener Beleuchtungsstrahlengang kann in einem Mikroskop vorhanden sein.The adjustable diaphragm according to the invention can be present and used in an optical arrangement, for example in an illumination beam path. An illumination beam path can be used to shape and guide radiation and for this purpose includes, for example, optical elements for imaging the radiation in an intermediate image plane. Furthermore, there is an adjustable diaphragm according to the invention, which is arranged in particular in an intermediate image plane. In addition, there is at least one optical element (lens) for imaging the image of the adjustable aperture in a sample space. The image of the adjustable diaphragm can be projected onto or into an object to be illuminated and/or imaged, for example a biological sample or a material sample. If, in addition, there are motor drives for the controlled movement of the screen elements, there is a control unit which is designed and configured to generate setting commands for the individual drives. An illumination beam path as described above can be present in a microscope.
Die optische Anordnung kann in weiteren Ausführungen ein Detektionsstrahlengang sein, entlang dem eine erfasste Detektionsstrahlung auf einen Detektor gerichtet ist. Ein Detektor kann beispielsweise eine Kamera beziehungsweise ein Kamerachips (z. B. CCD-Chip, CMOS-Chip oder Arrays von Photomultiplieren oder Photolawinendioden wie PMT-arrays; SPAD-arrays) sein.In further embodiments, the optical arrangement can be a detection beam path, along which a detected detection radiation is directed onto a detector. A detector can be, for example, a camera or a camera chip (eg CCD chip, CMOS chip or arrays of photomultipliers or photo avalanche diodes such as PMT arrays; SPAD arrays).
Es ist möglich, dass eine erfindungsgemäße verstellbare Blende in einem Beleuchtungsstrahlengang und/oder in einem Detektionsstrahlengang insbesondere eines Mikroskops angeordnet ist.It is possible for an adjustable diaphragm according to the invention to be arranged in an illumination beam path and/or in a detection beam path, in particular of a microscope.
Die Steuereinheit kann zum Beispiel ein Rechner oder ein FPGA (field programable grid array), sein.The control unit can be, for example, a computer or an FPGA (field programmable grid array).
In weiteren Ausführungen einer optischen Anordnung kann die erfindungsgemäße verstellbare Blende außerhalb einer Zwischenbildebene, beispielsweise in einem Abschnitt kollimierter Strahlung des Strahlengangs, angeordnet sein.In further embodiments of an optical arrangement, the adjustable diaphragm according to the invention can be arranged outside of an intermediate image plane, for example in a section of collimated radiation of the beam path.
Die erfindungsgemäße verstellbare Blende ermöglicht das Einstellen einer Vielzahl von Formen und/oder Größe der Öffnung. Dabei können zumindest einige der möglichen Formen nicht ideal für eine lichtoptische Strahlformung sein. Zum Beispiel ist es möglich, dass bei bestimmten Stellpositionen der vorhandenen Blendenelemente Öffnungen bewirkt sind, die eine Kissenform und/oder lang auslaufende Eckbereiche aufweisen. In einem Strahlengang, insbesondere in einem Beleuchtungsstrahlengang, kann daher mindestens ein optisches Mittel wie zum Beispiel ein AOTF (acousto optic tunable filter) vorhanden sein, durch dessen Wirkung Fehler und Abweichungen des Strahlenbündels korrigiert werden beziehungsweise korrigiert werden können (Korrektureinheit), die infolge solcher Formen der Öffnung auftreten. So können durch den Aufbau des Strahlengangs bedingte Verzeichnungen genutzt und/oder entsprechende Verzeichnungen bewirkt werden, um durch die verstellbare Blende bedingte Fehler zu reduzieren. Beispielsweise kann eine kissenförmige Verzeichnung der verstellbaren Blende durch eine entsprechende tonnenförmige Verzeichnung im Verlauf des Strahlengangs zumindest reduziert werden.The adjustable aperture according to the invention allows a variety of shapes and/or sizes of the opening to be set. At least some of the possible shapes may not be ideal for light-optical beam shaping. For example, it is possible that at certain adjustment positions of the screen elements present, openings are created which have a cushion shape and/or long, tapering corner areas. In a beam path, in particular in an illumination beam path, there can therefore be at least one optical means such as an AOTF (acousto optic tunable filter), through the effect of which errors and deviations in the beam of rays are corrected or can be corrected (correction unit), which as a result of such Forms of opening occur. Thus, distortions caused by the structure of the beam path can be used and/or corresponding distortions can be brought about in order to reduce errors caused by the adjustable diaphragm. For example, a pincushion distortion of the adjustable diaphragm can be at least reduced by a corresponding barrel distortion in the course of the beam path.
Die erfindungsgemäße verstellbare Blende nach einer der beschriebenen Ausführungsmöglichkeiten kann betrieben werden, indem je Blendenelement dessen aktuelle Stellposition erfasst wird. Außerdem wird eine tatsächliche Ausbildung des Blendenelements als Kurvenscheibe wiederholt abrufbar gespeichert. Auf diese Weise ist bekannt, welches Randsegment beziehungsweise welche Randsegmente der Durchgangsachse, die üblicherweise mit der optischen Achse zusammenfällt, aktuell zugewandt sind. Außerdem wird eine gewünschte und einzustellende Form und Größe und/oder Position der um die Durchgangsachse von den Blendenelemente abschnittsweise begrenzten Öffnung ermittelt. Es wird also eine Festlegung zur einzustellenden Öffnung getroffen und diese Auswahl mit einer aktuell vorliegenden Einstellung der verstellbaren Blende verglichen.The adjustable diaphragm according to the invention according to one of the possible embodiments described can be operated by detecting the current setting position of each diaphragm element. In addition, an actual configuration of the diaphragm element as a cam is stored so that it can be called up repeatedly. In this way, it is known which edge segment or which edge segments are currently facing the passage axis, which usually coincides with the optical axis. In addition, a desired shape and size and/or position to be set of the opening, which is delimited in sections around the passage axis by the screen elements, is determined. A determination is therefore made as to the opening to be set, and this selection is compared with a currently available setting of the adjustable diaphragm.
Die Ermittlung von Form, Größe und/oder Position der Öffnung kann iterativ erfolgen, indem ausgehend von einer aktuellen Stellsituation die Blendenelemente verstellt werden und zugleich die Wirkung der dadurch jeweils erzeugten Öffnung erfasst und ausgewertet wird. Beispielsweise können jeweils die Signale eines Detektors ausgewertet und in Beziehung zu aktuellen Stellpositionen der Blendenelemente und der daraus resultierenden Öffnung gebracht werden. Für eine solche Vorgehensweise (feedback-Regelung) kann insbesondere eine Probe mit bekannten Eigenschaften, zum Beispiel eine Referenzprobe oder ein Referenzobjekt, beleuchtet werden. Es ist auch möglich, die jeweils erforderlichen Stellpositionen der Blendenelemente und die dafür erforderlichen Steuerbefehle rechnerisch, beispielsweise mittels einer Simulation, zu ermitteln. Weitere Möglichkeiten sind mit vorab erstellten Tabellen (LUT; look-up table) gegeben.The determination of the shape, size and/or position of the opening can take place iteratively in that, starting from a current setting situation, the screen elements are adjusted and at the same time the effect of the opening created in this way is recorded and evaluated. For example, the signals of a detector can be evaluated in each case and related to the current setting positions of the screen elements and the resulting opening. For such a procedure (feedback control), a sample with known properties, for example a reference sample or a reference object, can be illuminated. It is also possible to calculate the respectively required adjustment positions of the screen elements and the control commands required for this, for example by means of a simulation. Further options are given with pre-created tables (LUT; look-up table).
Das komplexe Zusammenwirken der einzelnen Blendenelemente, insbesondere wenn diese unabhängig voneinander rotierbar sind und gegebenenfalls zudem noch lateral verschiebbar sind, kann dabei vorteilhaft unter Verwendung eines Rechners bewertet werden.The complex interaction of the individual screen elements, in particular if they can be rotated independently of one another and, if appropriate, also be laterally displaceable, can advantageously be evaluated using a computer.
Sind die aktuellen Ist-Stellpositionen der Blendenelemente bekannt und die gewünschte Größe, Form und/oder Position der Öffnung ermittelt, werden die Blendenelemente entsprechend in die erforderlichen Soll-Stellpositionen bewegt. Wenn dies nicht manuell geschieht, werden entsprechende Steuerbefehle generiert, deren Ausführung die Blendenelemente in die ermittelten Soll-Stellpositionen bringt.If the current actual setting positions of the diaphragm elements are known and the desired size, shape and/or position of the opening is determined, the diaphragm elements are moved accordingly into the required desired setting positions. If this is not done manually, corresponding control commands are generated, the execution of which brings the screen elements into the desired setting positions that have been determined.
Wird nur die Form und/oder Größe der Öffnung angepasst, bleibt ein virtueller Mittelpunkt der Öffnung in jeder aktuellen Stellposition ortsfest und wird von der Durchgangsachse durchstoßen. Die Öffnung bleibt also relativ zu der Durchgangsachse zentriert. Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, die Blendenelemente derart anzusteuern, dass neben der Form und/oder Größe der Öffnung auch deren laterale Position verändert wird. Der virtuelle Mittelpunkt der Öffnung wird dabei lateral zur Durchgangsachse verschoben.If only the shape and/or size of the opening is adjusted, a virtual center point of the opening remains stationary in each current adjustment position and is pierced by the passage axis. The opening thus remains centered relative to the passage axis. In addition or as an alternative, it is possible to control the screen elements in such a way that, in addition to the shape and/or size of the opening, its lateral position is also changed. The virtual center of the opening is shifted laterally to the passage axis.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und Abbildungen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Blendenelements mit einem kontinuierlich zunehmenden radialen Abstand; -
2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Blendenelements mit einem stufenweise zunehmenden radialen Abstand; -
3 eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Blendenelements mit einem stufenweise zunehmenden radialen Abstand und Randsegmenten mit je einerFas 4 eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen verstellbaren Blende mit gefasten Randsegmenten zweier nebeneinander angeordneter Blendenelemente; -
5 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen verstellbaren Blende mit Blendenelementen mit einem kontinuierlich zunehmenden radialen Abstand in einer ersten Betriebsstellung; -
6 eine schematische Darstellung des Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen verstellbaren Blende mit Blendenelementen mit einem kontinuierlich zunehmenden radialen Abstand in einer zweiten Betriebsstellung; -
7 eine schematische Darstellung des Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen verstellbaren Blende mit Blendenelementen mit einem kontinuierlich zunehmenden radialen Abstand in einer dritten Betriebsstellung; -
8 eine schematische vergrößerte Detaildarstellung des Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen verstellbaren Blende mit Blendenelementen mit einem kontinuierlich zunehmenden radialen Abstand in der dritten Betriebsstellung; -
9 eine schematische Detaildarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen verstellbaren Blende mit Blendenelementen mit einem stufenweise zunehmenden radialen Abstand in einer Ansicht schräg von hinten; -
10 eine schematische Darstellung des dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen verstellbaren Blende mit Blendenelementen mit einem stufenweise zunehmenden radialen Abstand in einer ersten Betriebsstellung; -
11 eine schematische Darstellung des dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen verstellbaren Blende mit Blendenelementen mit einem stufenweise zunehmenden radialen Abstand in einer zweiten Betriebsstellung; -
12 eine schematische Darstellung des dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen verstellbaren Blende mit Blendenelementen mit einem stufenweise zunehmenden radialen Abstand in einer dritten Betriebsstellung; -
13 eine schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen verstellbaren Blende mit Blendenelementen mit einem kontinuierlich zunehmenden radialen Abstand und mit lateral verstellbaren Blendenelementen; -
14 eine schematische Darstellung eines fünften Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen verstellbaren Blende mit Blendenelementen mit einem stufenweise zunehmenden radialen Abstand und mit verstellbaren Blendenelementen in vier Blendenebenen; -
15 eine schematische Darstellung eines sechsten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen verstellbaren Blende mit Blendenelementen mit einem stufenweise zunehmenden radialen Abstand, wobei die Blendenelemente durch Sektoren einer Kurvenscheibe gebildet sind; -
16 eine schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Blendenelements mit einem stufenweise zunehmenden radialen Abstand, wobei die Randsegmente eine Innenkontur bilden; -
17 eine schematische Darstellung eines siebten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen verstellbaren Blende, wobei die Randsegmente der Blendenelements einen stufenweise zunehmenden radialen Abstand aufweisen und eine Innenkontur bilden; -
18 eine schematische Darstellung eines achten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen verstellbaren Blende mit zwei Blendenelementen, die jeweils mindestens eine spiralförmige Ausnehmung aufweisen; -
19 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen optischen Anordnung mit einer verstellbaren Blende im Beleuchtungsstrahlengang; und -
20 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen optischen Anordnung mit einer verstellbaren Blende im Detektionsstrahlengang.
-
1 a schematic representation of a first embodiment of a screen element according to the invention with a continuously increasing radial distance; -
2 a schematic representation of a second embodiment of a screen element according to the invention with a stepwise increasing radial distance; -
3 a schematic representation of a third embodiment of a screen element according to the invention with a stepwise increasing radial distance and edge segments, each with aFas 4 an enlarged view of a section of a first embodiment of an adjustable panel according to the invention with chamfered edge segments of two panel elements arranged next to one another; -
5 a schematic representation of a second embodiment of an adjustable diaphragm according to the invention with diaphragm elements with a continuously increasing radial distance in a first operating position; -
6 a schematic representation of the embodiment of an adjustable diaphragm according to the invention with diaphragm elements with a continuously increasing radial distance in a second operating position; -
7 a schematic representation of the embodiment of an adjustable diaphragm according to the invention with diaphragm elements with a continuously increasing radial distance in a third operating position; -
8th a schematic enlarged detail view of the embodiment of an adjustable diaphragm according to the invention with diaphragm elements with a continuously increasing radial distance in the third operating position; -
9 a schematic detailed representation of a third embodiment of an adjustable diaphragm according to the invention with diaphragm elements with a gradually increasing radial distance in a view obliquely from behind; -
10 a schematic representation of the third embodiment of an adjustable diaphragm according to the invention with diaphragm elements with a stepwise increasing radial distance in a first operating position; -
11 a schematic representation of the third embodiment of an adjustable diaphragm according to the invention with diaphragm elements with a stepwise increasing radial distance in a second operating position; -
12 a schematic representation of the third embodiment of an adjustable diaphragm according to the invention with diaphragm elements with a stepwise increasing radial distance in a third operating position; -
13 a schematic representation of a fourth embodiment of an adjustable diaphragm according to the invention with diaphragm elements with a continuously increasing radial distance and with laterally adjustable diaphragm elements; -
14 a schematic representation of a fifth embodiment of an adjustable diaphragm according to the invention with diaphragm elements with a stepwise increasing radial distance and with adjustable diaphragm elements in four diaphragm planes; -
15 a schematic representation of a sixth embodiment of an adjustable diaphragm according to the invention with diaphragm elements with a stepwise increasing radial distance, wherein the Aperture elements are formed by sectors of a cam; -
16 a schematic representation of a fourth embodiment of a screen element according to the invention with a stepwise increasing radial distance, the edge segments forming an inner contour; -
17 a schematic representation of a seventh embodiment of an adjustable screen according to the invention, wherein the edge segments of the screen element have a stepwise increasing radial distance and form an inner contour; -
18 a schematic representation of an eighth embodiment of an adjustable diaphragm according to the invention with two diaphragm elements, each having at least one spiral recess; -
19 a schematic representation of a first embodiment of an optical arrangement according to the invention with an adjustable diaphragm in the illumination beam path; and -
20 a schematic representation of a second embodiment of an optical arrangement according to the invention with an adjustable diaphragm in the detection beam path.
In den nachfolgenden Ausführungsbeispielen werden gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.In the following exemplary embodiments, the same technical elements are denoted by the same reference symbols.
In einem ersten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Blendenelements 1 in Form einer Kurvenscheibe nimmt der Radius zwischen einer Drehachse 2 des Blendenelements 1 und dessen Rand kontinuierlich zu (
In einem zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Blendenelements 1 ist dessen Rand aus einzelnen, gegeneinander stufenweise versetzten Randsegmenten 4 gebildet (
Gemäß eines dritten Ausführungsbeispiels kann das Blendenelement 1 eine Anzahl Randsegmente 4 aufweisen, die mit einer Fase 6 versehen sind (
Die Fase 6 dient der Reflexion von auftreffenden Strahlen einer Beleuchtungsstrahlung beziehungsweise einer Detektionsstrahlung aus dem Strahlengang heraus, um unerwünschtem Streulicht an dem Randsegment 4 und an einer verstellbaren Blende 8 (siehe
Eine mögliche Anordnung solcher Blendenelemente 1 in einer erfindungsgemäßen verstellbaren Blende 8 ist in
In weiteren möglichen Ausführungen einer erfindungsgemäßen verstellbaren Blende 8 können auch lediglich drei Blendenelemente 1.1 bis 1.3 vorhanden sein, deren Drehachsen 2 beispielsweise parallel und um 120° zueinander versetzt gerichtet sind.In other possible embodiments of an
In der
Eine zweite Betriebsstellung der verstellbaren Blende 8 ist in
In einer beispielhaft gezeigten dritten Betriebsstellung der verstellbaren Blende 8 sind die Stellpositionen der Blendenelemente 1.1 bis 1.4 so gewählt, dass die Übergangsbereiche einander so nah wie möglich zugestellt sind im Ergebnis entlang der Durchgangsachse 7 eine kleinstmögliche Öffnung 9 vorliegt, wie dies in
In einem dritten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen verstellbaren Blende 8 sind Blendenelemente 1.1 bis 1.4 vorhanden, die einen stufenweise zunehmenden radialen Abstand 3 aufweisen. In einer Ansicht schräg von hinten (
Die verstellbare Blende 8 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ist in
In allen Ausführungen der erfindungsgemäßen verstellbaren Blende 8 sind die Blendenelemente 1.1 und 1.2 beziehungsweise 1.3 und 1.4 einer jeweiligen Blendenebene 5.1 beziehungsweise 5.2 so zueinander angeordnet, dass Kollisionen innerhalb der jeweiligen Blendenebenen 5 vermieden werden. In Richtung der Durchgangsachse 7 (Richtung der z-Achse) ist dieser Abstand vorteilhaft möglichst gering eingestellt, um die Randsegmente 4 an der Öffnung 9 innerhalb der Schärfentiefe des Zwischenbildes ZB zu positionieren. Bei einer optional möglichen Initialisierungsfahrt ist auf ein intelligentes Fahrregime zu achten, um Kollisionen zu vermeiden.In all versions of the
Diese Kollisionsvermeidung ist insbesondere bei einem vierten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen verstellbaren Blende 8 von Bedeutung, bei dem die Blendenelemente 1.1 bis 1.4 jeweils individuell oder zueinander koordiniert lateral verstellbar sind. Eine derartige laterale Verstellmöglichkeit ist in
In einer weitere Ausführungsmöglichkeit der Erfindung können die Blendenelemente 1 in den jeweiligen Blendenebenen 5 lateral gegeneinander verschoben angeordnet sein. Im Ergebnis betragen die resultierenden Zustellrichtungen der Randsegmente 4 in einer Draufsicht auf die Blende 8 nicht etwa 90° sondern können beispielsweise bis zu 45° davon abweichen. Durch eine derartige Anordnung der Blendenelemente 1 relativ zueinander kann beispielsweise die Ausprägung einer „Kissenform“ der Öffnung 9 gleichmäßig um die optische Achse bewirkt werden, um die nachteilige Wirkung einer solchen Form der Öffnung 9 zu reduzieren. In einer alternativen Ausführung können alle oder ausgewählte vorhandene Blendenelemente 1 als Gesamtheit um die Drehachse 7 rotiert werden, um dadurch eine Form der Öffnung 9 zu erzielen, die geringe Abbildungsfehler bedingt.In a further possible embodiment of the invention, the
In weiteren Ausführungen der Erfindung können die Blendenelemente 1 lateral, also in einer x-y-Ebene und/oder in Richtung der z-Achse (z-Richtung) verstellt werden. Auf diese Weise können die Blendenelemente gekippt werden, um beispielsweise einen spiralförmigen Verlauf der Randsegmente in einen kreisförmigen Verlauf zu überführen.In further embodiments of the invention, the
Die bisher gezeigten Ausführungsbeispiele einer verstellbaren Blende 8 wiesen Blendenelemente 1 in zwei Blendenebenen 5.1 und 5.2 auf. In weiteren Ausführungen können mehr Blendenelemente 1 und weiteren Blendenebenen 5 vorhanden sein, wie dies beispielhaft in
Es ist auch möglich, dass in einer erfindungsgemäßen verstellbaren Blende 8 jeder Ausführungsmöglichkeit Blendenelemente 1 mit stufenweiser Zunahme und Blendenelementen 1 mit einer kontinuierlichen Zunahme des radialen Abstands 3 kombiniert sind. Beispielsweise kann je eine Ausführungsform in den unterschiedlichen Blendenebenen 5 angeordnet sein. Weiterhin können in allen Ausführungsbeispielen Blendenelemente 1 vorhanden sein, auf denen jeweils sowohl Sektoren mit stufenweiser Zunahme als auch mit kontinuierlicher Zunahme des radialen Abstands 3 vorhanden sind. Alle diese Optionen können außerdem miteinander kombiniert sein.It is also possible for
Die Blendenelemente 1, beispielsweise 1.1 bis 1.4 (
In allen bisher beschriebenen Ausführungen der Erfindung ist die Außenkontur 13 des jeweiligen Blendenelements 1 zur Begrenzung der Öffnung 9 ausgebildet und vorgesehen. In weiteren möglichen Ausführungen der erfindungsgemäßen Blendenelemente 1 kann durch die Randsegmente 4 (nur einige beispielhaft bezeichnet) eine Innenkontur 14 gebildet sein, die zur Begrenzung der Öffnung 9 (siehe zum Beispiel
Blendenelemente 1 mit Innenkonturen 14 können in einer erfindungsgemäßen verstellbaren Blende 8 gemäß
In weiterführenden Varianten der verstellbaren Blende 8 können die Blendenelemente 1.1 bis 1.4 lateral so weit verstellt werden, dass die Außenkontur 13 wenigstens eines Blendenelements 1.1 bis 1.4 anstatt dessen Innenkontur 14 als Begrenzung der Öffnung 9 dient (nicht gezeigt).In further variants of the
Eine weitere mögliche Ausführung einer erfindungsgemäßen verstellbaren Blende 8 weist beispielsweise zwei Blendenelemente 1.1 und 1.2 auf (
In weiteren möglichen Ausführungen der Erfindung können mindestens je zwei Ausnehmungen 23 in einem Blendenelement 1.1 und/oder 1.2 ausgebildet sein. Ein Anfahren einer jeweiligen Stellposition der Blendenelemente 1.1, 1.2 muss dann gesteuert so erfolgen, dass sich die Ausnehmungen 23 nicht in einer unerwünschten Weise überschneiden.In other possible embodiments of the invention, at least two
Die erfindungsgemäße Blende 8 in einer ihrer Ausführungen kann Bestandteil einer optischen Anordnung 15 mit einer verstellbaren Blende 8 sein (
Die Antriebe 11 der Blendenelemente 1 sowie die Lichtquelle 17 können mittels der Steuereinheit 12 eingestellt beziehungsweise geregelt werden.The
Die erfindungsgemäße verstellbare Blende 8 kann auch in einem als Detektionsstrahlengang ausgebildeten Strahlengang 16 einer optischen Anordnung 15, beispielsweise eines Mikroskops 15 angeordnet sein (
Die mittels des Objektivs 20 gesammelte Detektionsstrahlung wird durch Wirkung des Farbteilers 9 in den Detektionsstrahlengang reflektiert (unterbrochene Volllinie) und mittels eines optischen Elements 18 in eine Zwischenbildebene ZB gerichtet, in der die verstellbare Blende 8 angeordnet ist. Entsprechend der aktuellen Stellpositionen der Blendenelemente 1 werden randständige Strahlen der Detektionsstrahlung abgeblendet, wie dies schematisch gezeigt ist. Die verbleibenden Strahlen gelangen durch die Öffnung 9 der verstellbaren Blende 8 zu einer optional im Strahlengang vorhandenen Korrektureinheit 22, mittels der Abbildungsfehler, wie zum Beispiel Verzeichnungen, reduziert werden können. Die korrigierte Detektionsstrahlung wird auf einen Detektor 21 abgebildet und erfasst.The detection radiation collected by the
Die Antriebe 11, die Lichtquelle 17, der Detektor 21 und/oder die Korrektureinheit 22 stehen mit der Steuereinheit 12 in Verbindung und können durch diese geregelt werden. Die Steuereinheit 12 kann zudem derart konfiguriert sein, dass diese die erfassten Bilddaten des Detektors 21 auswertet. Ein Ziel der Auswertung kann sein, Daten zur optischen Wirkung der aktuellen Einstellungen von Lichtquelle 17, verstellbarer Blende 8 und/oder Korrektureinheit 22 zu ermitteln und aufgrund dieser Daten bei Bedarf Steuerbefehle zu generieren, durch deren Ausführung die optischen Wirkungen in gewünschter Weise verändert werden oder auf eine geänderte Abbildungssituation (zum Beispiel eine andere Probe und/oder ein anderes Bildgebungsverfahren) reagiert werden kann.The
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Blendenelementaperture element
- 1.11.1
- erstes Blendenelementfirst aperture element
- 1.21.2
- zweites Blendenelementsecond aperture element
- 1.31.3
- drittes Blendenelementthird aperture element
- 1.41.4
- viertes Blendenelementfourth aperture element
- 22
- Drehachseaxis of rotation
- 33
- radialer Abstandradial distance
- 44
- Randsegmentmarginal segment
- 55
- Blendenebeneaperture level
- 5.15.1
- erste Blendenebenefirst aperture level
- 5.25.2
- zweite Blendenebenesecond aperture level
- 66
- Fasechamfer
- 77
- Durchgangsachse, optische Achse (Strahlengang)Through axis, optical axis (beam path)
- 88th
- verstellbare Blendeadjustable aperture
- 99
- Blendenöffnung, Öffnungaperture, aperture
- 1010
- Trägerplattebacking plate
- 1111
- Antrieb (für ein Blendenelement)drive (for an aperture element)
- 1212
- Steuereinheitcontrol unit
- 1313
- Außenkonturouter contour
- 1414
- Innenkonturinner contour
- 1515
- optische Anordnung, Mikroskopoptical arrangement, microscope
- 1616
- Strahlengang (Beleuchtungsstrahlengang, Detektionsstrahlengang)Beam path (illuminating beam path, detection beam path)
- 1717
- Lichtquellelight source
- 1818
- optische Elemente, optische Linsenoptical elements, optical lenses
- 1919
- Farbteilercolor divider
- 2020
- Objektivlens
- 2121
- Detektordetector
- 2222
- Korrektureinheitcorrection unit
- ZBEg
- Zwischenbildintermediate image
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- WO 2557885 A1 [0006]WO 2557885 A1 [0006]
- DE 8016658 U1 [0006]DE 8016658 U1 [0006]
- DE 2053089 A [0006]DE 2053089 A [0006]
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---|---|---|---|
DE102021212411.9A DE102021212411A1 (en) | 2021-11-04 | 2021-11-04 | Adjustable aperture for an optical beam path |
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EP2557885A1 (en) | 2011-08-11 | 2013-02-13 | Industrial Technology Research Institute | Method of handling random access procedure associated to cell deactivation |
-
2021
- 2021-11-04 DE DE102021212411.9A patent/DE102021212411A1/en active Pending
-
2022
- 2022-11-03 US US18/052,389 patent/US20230132430A1/en active Pending
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20230132430A1 (en) | 2023-05-04 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified |